一种集成日行灯/位置灯的流水转向灯控制方法

【摘 要】随着汽车技术的发展，汽车智能化、集成度的不断提高，给汽车LED前照灯控制器带来了诸多挑战，诸如简化设计、提高集成度和降低成本等方面。文章提出一种集成日行灯/位置灯的流水转向灯控制方案，并对该驱动方案的关键参数、元器件选型、原理进行优化设计和研究。该项研究在汽车LED前照灯转向灯、日行灯电路领域具有提高集成度、智能化，以及提升驾驶者的安全性，降低整车成本方面具有重要意义。

【关键词】LED前照灯;流水转向灯;集成度

中图分类号：U463.65 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）11-0036-03

The Invention Relates to a Flow Turn Signal Control Method Integrating Daily Running Light/Position Light

【Abstract】With the development of automotive technology， the continuous improvement of automotive intelligence and integration has brought many challenges to automotive LED headlight controllers， such as simplifying design， improving integration and reducing costs. In this paper， a control scheme of flow turn signal integrated with daily running light/position light is proposed， and the key parameters， component selection and principle of the drive scheme are optimized and researched. This research is of great significance in the field of automotive LED headlight turn signal and daily running light circuit to improve integration and intelligence， improve driver safety and reduce vehicle cost.

【Key words】LED headlight;running water turn signal;integration degree

1 概述

随着中国汽车工业技术水平的持续提升以及人民生活水平的不断提高，汽车已然成为人们出行的首选方式。与此同时，安全出行也成为人们驾驶汽车出行的关注焦点。汽车转向灯作为汽车转向的指示灯，能够提醒其他车辆和行人车辆正在转向，在汽车驾驶安全方面发挥着重要作用。LED前照灯控制器的性能与品质直接关系着LED转向灯的优劣，因此汽车LED前照灯控制器已成为众多专家学者的研究热点。然而随着市场环境的日益严峻以及汽车市场竞争压力的不断增大，汽车LED转向灯在提高性能与集成度的同时，还需降低成本。随着汽车智能化程度的提高，LED转向灯面临着更为恶劣的EMC环境，这对LED前照灯控制器的设计提出了更高的要求。

诸多汽车LED前照灯控制领域的专家对LED前照灯的控制进行了研究和优化设计，特别是对日行灯和转向灯的控制方面，为后人带来了积极的指导意义。刁智海等人[1]介绍了基于LM5022控制芯片的低成本LED汽车日行灯驱动电路，研究表明该控制方法能使日行灯电流达到200mA，且可以实现5%～100%的PWM调光。徐婷婷等人[2]对基于TPS92662A芯片的动态日行灯控制电路进行了研究，研究结果显示通过该控制电路可以实现多路LED日行灯的控制，并且可以动态点亮，还具有过压保护等功能。王振峰等人[3]基于NCV7684微控器对流水转向灯的控制电路展开研究，表明该控制器通过配置不同的地址，地址容量最大可以达到32个，可将32片NCV7684连接到一条I2C总线，实现多片芯片同时工作，极大地简化了电路设计和降低产品成本。张盼等[4]对LED转向灯关键电路进行了优化设计和研究，研究表明，该控制电路具有较高的可靠性和性能，能保证转向灯在生命周期内正常点亮和控制。王义德等[5]基于STC89C51RC单片机对LED汽车流水转向灯的控制电路、芯片选型、控制原理和软件架构、方案进行研究，结果表明通过该控制方法可以对LED转向灯按照预先设定的点亮策略和频率进行点亮，且具有较高的准确度。谭汉洪等[5]基于AT89S51芯片对汽车转向灯的控制电路、参数设计进行了研究，并进行了软件方案和软件架构的设计，结果表明该控制系统和方案可以实现对汽车转向灯的精准控制。尽管许多专家学者从控制芯片的选型和关键电路的搭建研究方面对日行灯和流水转向灯的控制和点亮进行了研究，但对高集成度的日行灯和转向灯的控制仍缺乏相关研究。本文基于一款高性价比的单片机，提出一种高性价比、高性能的集成日行灯/位置灯的流水转向灯控制方案，并对该驱动方案的关键参数、元器件选型以及原理进行优化设计和研究。

2 汽车智能化车灯控制系统方案

2.1 车灯与整车控制逻辑、通信架构

前照灯控制器与车身控制器IBC通过硬线控制，其与整车的通信架构主要包括开关、IBC、线束、前照灯控制器、光学组件。其中前照灯控制器通过硬线信号接收IBC的点亮信息，IBC通过CAN总线信号接收整车状态和灯具开关信号，并根据日行灯、转向灯、位置灯的优先级，发送相应的点亮信号给前照灯控制器，前照灯控制器点亮相应的功能。当转向灯、日行灯、位置灯同时打开时，IBC根据优先级只输出转向灯信号，前照灯控制器按照预先设定好的点亮时序来点亮相应的LED颗粒。车灯与整车控制逻辑、通信架构如图1所示。

2.2 前照灯控制系统架构

前照灯控制器主要由日行灯输入、位置灯输入、转向灯输入、输入滤波电路、输入保护电路、DC-DC升降压回路、LED、日行灯/位置灯调节回路、故障诊断、白光/黄光切换电路、流水转向灯顺序开启MOS管1-N、单片机等组成。该技术方案利用DC-DC芯片为LED负载提供恒定的电流和稳定的电压，且DC-DC升降压回路可以根据LED的颗数进行自动调节电压，从而适配不同的车型和负载LED。单片机可发送高低电平信号给白光/黄光切换电路，白光/黄光切换电路根据不同的电平状态切换为不同的LED。故障诊断电路可对每路黄光/白光LED进行故障诊断，当某一路LED发生故障时，故障诊断电路发送高电平信号给单片机记录并保存，单片机收到故障诊断发送过来的高电平故障信号后，将发送关闭信号，关闭所有的LED串。同时故障诊断电路将高电平信号发送给车身控制器，车身控制器收到高电平信号后，发出倍闪信号给发生损坏一侧的转向灯，使该侧转向灯倍闪，告诉用户该侧转向灯有转向灯已损坏。流水转向灯顺序开启MOS管可以接收单片机发送过来的转向灯顺序开启信号，当MOS管接收到高电平时，则开启该组转向灯，当MOS管接收到低电平时，则关闭该组转向灯。前照灯控制系统架构如图2所示。

3 方案设计

3.1 TVS管选择

汽车LED灯具的电源线最少选用600W（10/1000μs标准波）以上的TVS管，CAN或者LIN通信线最少选用300W（8/20μs落雷波）以上的TVS管，寿命>10年，工作温度范围为-45～125℃。本研究采用的TVS为SMBJ30CA。TVS管选型参考公式（1）～（4）进行。

式中：VRWM——最大反向工作电压;VBR——反向截止电压;VCmax——最大箝位电压;Pact——最大瞬态浪涌功率。

3.2 单MOS管选择

当负载接地时，采用P沟道的MOS管，当负载连接电源电压时，选择N沟道MOS管。因此本负载接电源选择N沟道MOS管。MOS管的最大额定栅源电压≥60V，MOS管的最大输出电流≥1A，因此本研究选择的MOS管型号为PJD50N-10N。

3.3 单片机选择

转向灯控制器的MCU需要满足特定要求。其中，内核≥16位，主频≥32MHz，FLASH容量≥128kB，RAM≥64kB。转向灯、日行灯/位置灯包含45颗LED，每3颗LED串联，共15路LED。同时，考虑到可扩展性，本研究中的转向灯控制器的MCU至少包含25路通信接口。因此转向灯控制器的单片机采用KF32A136IQS（LQFP-48）单片机。

3.4 恒流芯片芯片选择

本研究采用的恒流芯片旨在为LED提供稳定的电压和恒定的电流，其在9～16V的电压范围内应满足工作，转向灯包含45颗LED，每3颗LED串联，共15路LED，每路LED电流为100mA，共1.5A;日行灯包含45颗LED，每3颗LED串联，共15路LED，每路LED电流为120mA，共1.8A。同时，考虑到可扩展性与设计余量，要求芯片的输出电流大于2.5A。基于这些要求，本研究所选择的芯片为IS32LT3961。

3.5 滤波电路设计

本研究采用的恒流芯片旨在为LED提供稳定的电压。为防止外界干扰芯片的稳定性以及芯片通过空间辐射、导线传导干扰其他用电器，本研究的滤波电路采用π型滤波，如图3所示。

4 实现效果

本文介绍一种集成日行灯/位置灯的流水转向灯控制方案。该方案可以实现如图4所示的转向灯点亮效果和图5所示的日行灯点亮效果。

5 结束语

本文基于一款高性价比的单片机，提出了一种兼具性价比与高性能的集成日行灯/位置灯的流水转向灯控制方案。通过该方案可以将日行灯和转向灯的控制进行集成，即采用一个恒流芯片和单片机来控制日行灯和流水转向灯。此方案能够将日行灯和转向灯的控制进行有效集成，仅需一个恒流芯片和单片机即可实现对日行灯和流水转向灯的控制。通过该方案，能够精准把控转向灯的点亮时序，为车辆行驶提供清晰准确的信号指示。此外，该方案还集成了相关故障诊断电路，极大地提高了电路的可靠性。在汽车智能化程度不断提高的当下，这种集成化的控制方案不仅降低了成本，还提升了汽车照明系统的性能与稳定性，为汽车的安全行驶提供了有力保障。

参考文献：

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[2] 郭全民，杨惠，王健. 汽车LED前照灯智能控制系统设计[J]. 西安工业大学学报，2015，35（5）：365-372.

[3] 孟昭军，李月，周振超，等. 汽车智能LED前照灯照明系统控制设计[J]. 辽宁科技学院学报，2014，16（4）：1-3.

[4] 赵寒，朱恒伟. 汽车智能LED前照灯照明系统控制设计[J]. 河北农机，2016（12）：48-49.

[5] 倪彰，范鑫，潘茂辉，等. 基于CAN总线的电动汽车车灯控制系统设计[J]. 传感器与微系统，2011，30（12）：82-84.

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